Материал и качество обработки поверхности детали

Представления об эффективности использования разных материалов при циклическом характере нагружения дают сравнения их удельной уста-лостной прочности. Полученные при испытаниях полированных образцов на изгиб при симметричных циклах нагружения данные представлены на рисунке 11.14[8] и показывают, что в сравнении со сталью и алюминием применение титана способно обеспечить наиболее высокий уровень уде- льного сопротивления выносливости. При этом для титана повышение σ_в сопровождается монотонным ростом σ_-1, тогда как для стали и алюминия в области высоких значений σ_в повышение σ_-1 практически отсутствует.

Влияние состояния и качества поверхности учитывается коэффици-ентом качества обработки поверхности β , который равен отношению пре-дела выносливости образца с данным состоянием поверхности σ_-1п к пре-делу выносливости стандартного лабораторного образца σ_-1 :

. (11.22)

- плотность, г/см³

Рисунок 11.14 – Зависимость удельного предела выносливости σ_-1/ от удельной прочности σ_в / при статической нагрузке

На рисунке 11.15[8] показаны графики зависимости β от предела прочности для сталей с разным состоянием поверхности, а величина 1/β приведена в таблице 11.7 [8].

1– полирование; 2 – шлифование;

3 – тонкая токарная обработка;

4 – грубая токарная обработка;

5 – наличие окалины

Рисунок 11.15 – Графики коэффициентов влияния качества

обработки поверхности для стали

Таблица 11.7 –Значения величины 1/ для стальных деталей

в зависимости от способа обработки

Класс шереховатос-ти поверхности	Значения Ra, МКМ	Способ обработки	,МПа
3,4,5	20; 10; 5	Обдирка	1,20	1,25	1,35	1,50
6,7,8	2,5;1,25;0,63	Точение	1,05	1,10	1,15	1,25
9,10	0,32; 0,16	Шлифовка	1,00	1,00	1,00	1,00

Вредное влияние микронеровностей поверхности смягчается пласти- ческой деформацией, протекающей в поверхностном слое при механичес-кой обработке и распространяющейся на некоторую глубину. Пластичес- кая деформация поверхностного слоя может повысить предел выносливос-ти на 10...20 %.

На предел выносливости существенным образом влияет коррозия, которая может снизить предел выносливости до 70...80 %, и тем более, чем выше предел прочности металла и чем больше последний склонен к коррозии.

Совокупное отрицательное влияние указанных выше и других воз-можных факторов (коррозии, гальванического покрытия, поверхностно-активных веществ, температуры и т.п.) на выносливость детали оценивают общим коэффициентом снижения предела выносливости детали при сим-метричном цикле [25]:

(11.23)

где К₁, К_σ, _σ, β, φ, α > 1, а К^/₁, К^/_σ, ^/_σ, β^/,φ^/,α^/ <1 – коэффици-енты, учитывающие отрицательное влияние каждого из факторов, для ос -

новного металла и сварного шва.

Если влияние факторов положительно (например, увеличение упроч-нения поверхности), коэффициенты К₁...α и К^/₁...α^/ меняются местами.

Больше всего статистических данных относительно сварных соеди -нений накоплено по влиянию трех факторов: концентрации напряжений, размера детали и качества обработки поверхности. Влияние этих факторов оценивается, соответственно, коэффициентами К, , β. Эти коэффициен-ты чаще всего используют в практических расчетах. Если К >1, < 1,

β < 1, то

(11.24)

Считают, что в случае пластического материала влияние факторов проявляется лишь на переменной части напряжения σ_а и не сказывается на постоянной его части σ_с.

Максимальное напряжение в опасной точке детали

(11.25)

Номинальное амплитудное σ_а и среднее σ_с напряжение вычисляют по формулам в соответствии с видом деформации без учета влияния разных факторов. При симметричном цикле (σ_с=0)

К_д σ_а. (11.26)